(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210448714.3 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 中国铁道科 学研究院集团有限公司 金属及化学研究所 地址 100081 北京市海淀区大柳树路2号 二 区9幢 申请人 北京中铁科新材 料技术有限公司 　 中国铁道科 学研究院集团有限公司 (72)发明人 周韶博　杨光　刘佳朋　梁旭　 李闯　刘丰收　陈朝阳　 (74)专利代理 机构 北京瑞恒信达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11382 专利代理师 李琰 (51)Int.Cl. G01N 3/56(2006.01)G01N 3/02(2006.01) G01N 19/02(2006.01) (54)发明名称 一种轮轨材料滚动接 触磨损试验方法 (57)摘要 本发明提供一种轮轨材料滚动接触磨损试 验方法， 包括如下步骤： (1)将待测试的车轮材料 或钢轨材料加工成测试样， 将与所述待测试的车 轮材料或钢轨材料配合试验的材料加工成环形 的陪试样； (2)将所述测试样安装到试验机的主 轴上， 陪试样安装到试验机的从轴上； 开机， 施加 径向压力， 设置主轴和从轴的转速， 其中主轴的 转速大于从轴的转速， 且两者的滑差率为0～ 10％范围内的任意值， 进行干态下的磨损试验； (3)启动风扇或空气喷头， 对摩擦界面进行吹风 降温； (4)观察试样间的实时摩擦系数， 在摩擦系 数稳定后， 继续使试样转动至少5万转， 然后停 止 试验； (5)测定 所述测试样质量， 计算试验前后的 质量磨损并进行表面观察。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114778362 A 2022.07.22 CN 114778362 A 1.一种轮轨材 料滚动接触磨损试验方法， 包括如下步骤： (1)将待测试的车轮材料或钢轨材料加工成测试样， 所述测试样具有环形的本体和沿 所述本体外壁的轴向凸台； 将与所述待测试的车轮材料或钢轨材料配合试验的材料加工成 环形的陪试样， 所述陪试样的轴向厚度大于所述测试样的轴向凸台的宽度； (2)将所述测试样安装到试验机的主轴上， 陪试样安装到试验机的从轴上， 使所述测试 样的凸台与所述陪试样接触； 开机， 施加径向压力， 设置主轴和从轴的转速， 其中主轴的转 速大于或等于从轴的转速， 且两者的滑差率为0～10％范围内的任意值， 进 行干态下的磨损 试验； (3)启动风扇或空气喷头， 对摩擦界面进行吹风降温； (4)观察试样间的实时摩擦系数， 在摩擦系数稳定后， 继续使试样转动 至少5万转， 然后 停止试验； (5)测定所述测试样质量， 计算试验前后的质量磨损并进行表面观察。 2.根据权利要求1所述的轮轨材料滚动接触磨损试验方法， 其特征在于， 步骤(1)中， 测 试样和陪试样应进行端面圆周的硬度测试， 至少设置 3个测点， 硬度差不超过 ±2HRC。 3.根据权利要求1所述的轮轨材料滚动接触磨损试验方法， 其特征在于， 步骤(2)中， 所 述试验机为具 备无级调速功能的双电机试验机 。 4.根据权利要求1所述的轮轨材料滚动接触磨损试验方法， 其特征在于， 步骤(2)中， 所 述滑差率 根据试验 模拟工况进行选择。 5.根据权利要求4所述的轮轨材料滚动接触磨损试验方法， 其特征在于， 当试验需模拟 轮轨间黏着磨损与表面疲劳磨损复合的工况时， 滑差率为0～2％； 当模拟表面疲劳磨损与 磨粒磨损复合的工况时， 滑差率为2～6％； 当模拟以磨粒磨损为主的工况时， 滑差率为6～ 10％。 6.根据权利要求1所述的轮轨材料滚动接触磨损试验方法， 其特征在于， 步骤(4)中， 当 实时观察到试样间摩 擦系数跳动稳定在 ±0.05以内达1000转以上时， 即判定摩擦系数达到 稳定。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114778362 A 2一种轮轨材料滚动接 触磨损试验方 法 技术领域 [0001]本发明属于测试技 术领域， 具体涉及一种测定轮轨材 料表面磨损的试验方法。 背景技术 [0002]磨损是两个物体表面相接触并作相对运动时， 材料自该表面逐渐损失以致表面损 伤的现象。 磨损是制约铁 路轮轨使用寿命最重要的伤损形式。 列车运行时， 轮轨界面间同时 存在相对滚动和微小的滑动(称为 蠕滑)。 轮轨间的相对滚滑运动和摩擦接触是产生磨损的 直接原因。 而在不同的轴重、 速度以及曲线半径条件下， 轮轨间的接触应力和蠕滑率有很大 差异； 因而实际列车运行时， 轮轨间的磨损现象是复杂、 多变的。 [0003]针对轮轨材料的磨损 特性， 国内外也开展了大量的试验和仿真研究。 采用现场试 验和全尺寸轮轨试验台的试验成本高、 周期 长， 且很难控制影响变量。 而 数值仿真手段虽然 能够揭示不同工况下 的轮轨磨损规律， 但难以模拟复杂的接触条件和磨损演化过程。 因而 开发一种能够 模拟轮轨接触工况、 控制试验成本并易于观察磨损表面的小比例磨损试验方 法具有重要意 义。 [0004]现行的 《金属材料磨损试验方法试环 ‑试块滑动磨损试验》 (GB/T12444 ‑2006)中规 定将测试 的样品分别加工成规定形状和尺寸的圆环形磨损试样( “试环”)和块形磨损试样 (“试块”)， 然后将试块与规定转速的试环相接触， 并承受一定试验力， 经规定转数后， 用磨 痕宽度计算试块的体积磨损(磨损试验后试样失去的体积)， 用称重法测定试环的质量磨损 (磨损试验后试样失去的质量)。 该试验方法中， “试环‑试块”接触的磨损形式为纯滑动工 况， 不能模拟铁路车轮与钢轨相接触时的滚滑结合的接触形式。 [0005]已作废的 《金属磨损试验方法MM型磨损试验》 (GB/T  12444.1‑1990)规定了测定滚 动、 滑动复合摩损的方法： 将两个测试样品都分别加工成规定形状和尺寸的圆环形试样， 将 两个环状试样上下固定在试验机,均匀接触； 上下试样通过轴带动而转动， 下试样轴转速为 (400±10)r/min或(200 ±10)r/min， 上试样相应的轴转速为360r/min或180r/min。 该试验 方法在实际操作中存在的主要问题是： 1.滑差率(下试样滚动速度与上试样滚动速度之差， 与下试样滚动速度之比的百分率)和转速 设置不匹配。 该方法中固定滑差为 10％， 转速仅有 高、 低两档； 在这一参数设置下， 试样的滚滑接触条件受 限， 不能模拟 中低滑差下轮轨的疲 劳磨损行为。 2.干态试验未做降温处理。 轮轨试样间累积的摩擦热会对磨损过程产生不利 影响： 高温产生表面氧化物的聚集会 改变接触条件和磨损 机制， 甚至使接触界面表面材料 发生组织演变， 进 而影响试验结果。 发明内容 [0006]为了克服现有技术的不足， 本发明提供一种轮轨材料滚动接触磨损 试验方法， 从 而能够在实验室模拟 轮轨材料在滚滑接触工况下的磨损， 进而能够 对不同成分和工艺的轮 轨材料的耐磨性进行研究和对比。 [0007]为了实现上述目的， 本发明采用了如下的技 术方案：说　明　书 1/5 页 3 CN 114778362 A 3